[发明专利]基于星敏感器和星间链路的HEO卫星编队飞行自主导航方法

摘要

本发明公开了一种基于星敏感器星间链路的HEO卫星编队飞行自主导航方法。首先以HEO卫星对地观测为任务需求，设计两个卫星编队飞行构型和轨道参数，然后根据地心惯性坐标系下主星相对子星轨道动力学模型，建立自主导航系统状态模型；其次提出主星星敏感器观测子星所需满足的理论光照条件和成像条件。计算子星相对主星理论方位角与俯仰角，调整主星星敏感器真实光轴与理论方向一致，对子星进行真实观测，建立以相对单位方向矢量和距离为观测量的观测方程；最后使用Unscented卡尔曼滤波估计卫星位置和速度，本发明能够有效修正卫星相对位置误差，提高相对导航精度，非常适用于卫星编队飞行自主导航。

主权项

1.一种基于星敏感器和星间链路的HEO卫星编队飞行自主导航方法，其特征在于，步骤如下：(1)以HEO卫星对地观测为任务需求，将两个HEO卫星分别设为主星和子星，设计主星和子星编队飞行构型及轨道参数；(2)根据地心惯性坐标系下主星相对轨道动力学模型，建立自主导航系统状态模型；(3)根据计算的主星和子星相对距离，判断子星是否满足星敏感器观测距离要求，满足则进入步骤(4)，否则进入步骤(12)；(4)根据解算的太阳、地球和子星三者位置关系，判断子星是否处在太阳光照区，是则进入步骤(5)，否则进入步骤(12)；(5)根据解算的地球、主星和子星三者位置关系，判断地球是否进入星敏感器视场，是则进入步骤(6)，否则进入步骤(12)；(6)根据计算的子星可视星等，判断子星可视星等是否小于星敏感器可观测阈值，是则进入步骤(7)，否则进入步骤(12)；(7)根据计算的子星相对主星方向矢量与星敏感器光轴指向夹角，判断子星是否在星敏感器视场范围内，是则进入步骤(8)，否则计算利用万向轴调整星敏感器光轴指向后，继续判断，是则进入步骤(8)，否则进入(12)；(8)根据计算的子星在星敏感器二维像面阵坐标，判断子星是否在星敏感器二维像面阵内，是则进入步骤(9)，否则进入步骤(12)；(9)计算子星相对主星的理论方向矢量和方位角与俯仰角，进入步骤(10)；(10)调整星敏感器真实光轴指向与理论方向矢量一致，对子星进行真实观测，计算子星相对主星真实方向矢量，建立以单位方向矢量和距离为观测量的观测方程，进入步骤(11)；(11)对所建立的状态模型和观测方程离散化，利用Unscented卡尔曼滤波算法估计主星位置和速度；(12)结束观测。